Los científicos de la Universidad de Aarhus han derribado una idea de larga data sobre cómo surgen los elementos esenciales de la vida. Nuevos experimentos muestran que los componentes básicos necesarios para producir proteínas pueden formarse naturalmente en el espacio, un hallazgo que plantea la posibilidad de que pueda existir vida en otras partes del universo.
La investigación se llevó a cabo en el Laboratorio Avanzado de la Universidad de Aarhus y en un Centro Europeo de Investigación (HUN-REN Atomki) en Hungría. El estudio fue dirigido por los investigadores Sergio Ioppolo y Alfred Thomas Hopkinson.
Reconstruyendo las condiciones extremas del espacio interestelar
Dentro de una cámara especialmente diseñada, los investigadores recrearon el duro entorno que se encuentra en enormes nubes de polvo cósmico a miles de años luz de la Tierra. Estas regiones se encuentran entre los lugares más fríos y desnudos del universo.
La temperatura de una nube de polvo de este tipo alcanza unos -260 grados Celsius y la presión es tan baja que los investigadores deben eliminar constantemente las partículas de gas perdidas para mantener un vacío ultraalto. En estas condiciones cuidadosamente controladas, el equipo estudió cómo se comportan las partículas cuando se exponen a la radiación, lo que se asemeja mucho a lo que sucede en el espacio interestelar real.
“Ya sabemos por experimentos anteriores que aminoácidos simples como la glicina se forman en el espacio interestelar. Pero nos interesaba descubrir si moléculas más complejas como los péptidos se forman naturalmente en la superficie del polvo antes de participar en la formación de estrellas y planetas”, dice Sergio Ioppolo.
De aminoácidos a precursores de proteínas
Los péptidos son cadenas cortas que se forman cuando se unen aminoácidos individuales. Cuando muchos péptidos se unen, forman proteínas, que son esenciales para la vida tal como la conocemos. Identificar dónde y cómo se originan estos precursores de proteínas es un paso clave para comprender cómo pudo haber comenzado la vida.
Para probar este proceso, los investigadores colocaron glicina dentro de la cámara y la expusieron a rayos cósmicos simulados utilizando un acelerador de iones en el HUN-REN Atomki. Luego analizan las reacciones químicas posteriores.
“Descubrimos que las moléculas de glicina comenzaron a reaccionar entre sí para formar péptidos y agua. Esto indica que el mismo proceso ocurre en el espacio interestelar”, dijo Alfred Thomas Hopkinson. “Este es un paso hacia la producción de proteínas en partículas de polvo, el mismo material que luego forma los planetas rocosos”.
Nubes de formación de estrellas como fábricas de productos químicos
Ioppolo, Hopkinson y sus colegas se centran en nubes de polvo masivas dentro de las estrellas porque estas regiones son donde nacen nuevos sistemas solares. Durante décadas, los científicos creyeron que en este entorno sólo se podían formar moléculas muy simples.
“Pensábamos que en estas nubes sólo se podían formar moléculas muy simples. Entendimos que las moléculas más complejas se formaban mucho más tarde, una vez que el gas comenzó a fusionarse en un disco que finalmente se convirtió en una estrella”, explica Sergio Ioppolo.
“Pero hemos demostrado que claramente no es así”.
Este cambio en la comprensión sugiere que las moléculas clave relacionadas con la vida están mucho más extendidas en todo el universo de lo que se pensaba anteriormente.
Implicaciones para la vida más allá de la Tierra
A medida que las nubes de polvo interestelar colapsan, eventualmente dan origen a estrellas y planetas. Durante este proceso, se pueden entregar pequeños componentes químicos al mundo rocoso recién formado.
“Con el tiempo, estas nubes de gas colapsan y forman estrellas y planetas. Poco a poco, estos pequeños bloques de construcción aterrizan en planetas rocosos dentro de un sistema solar recién formado. Si esos planetas se encuentran en la zona habitable, entonces existe una posibilidad real de que pueda surgir vida”, afirma Sergio Ioppolo.
“Dicho esto, todavía no sabemos exactamente cómo comenzó la vida. Pero investigaciones como la nuestra muestran que muchas de las moléculas complejas necesarias para la vida se forman naturalmente en el espacio”.
Un proceso químico que funciona en todas partes
A primera vista, la formación de péptidos a partir de aminoácidos simples puede parecer un pequeño paso. Sin embargo, todas las reacciones químicas que unen los aminoácidos siguen las mismas reglas básicas, lo que hace que el descubrimiento sea particularmente importante.
“Todos los tipos de aminoácidos se unen dentro de los péptidos mediante la misma reacción. Por lo tanto, es muy probable que también se formen otros péptidos de forma natural en el espacio interestelar”, dice Hopkinson. “Aún no lo hemos investigado, pero es probable que lo hagamos en el futuro”.
Buscar otros elementos de la vida.
La proteína es sólo una parte del panorama. La vida también depende de membranas, nucleobases y nucleótidos. Si estos elementos también pueden formarse naturalmente en el espacio sigue siendo una cuestión abierta.
Los investigadores del Centro de Catálisis Interestelar, financiado por la Fundación Nacional de Investigación Danesa, continúan investigando estas posibilidades.
“Estas moléculas son algunos de los componentes clave de la vida”, explicó la coautora, la profesora Liv Hornecker, líder del Centro INTERCAT. “Pueden participar activamente en la química prebiótica temprana, catalizando reacciones adicionales que conducen a la vida”.
“Aún queda mucho por descubrir, pero nuestro equipo de investigación está trabajando para responder lo más posible a esta pregunta fundamental”, afirma Sergio Ioppolo. “Ya hemos descubierto que muchos de los componentes básicos de la vida se construyen allí y probablemente encontraremos más en el futuro”.
